2013年4月29日,一架货运型波音747飞机,在阿富汗美军基地起飞后坠毁,从飞机坠毁过程的视频看,这是一起失速引发的起飞阶段飞行事故,联想到近年来频繁发生的战斗机失速事故,人们似乎容易产生这样一个疑惑:我们对失速的了解到底有多少,失速的理论和技术问题真正解决了吗?

波音747在爬升中失速,然后就一头栽向地面

起飞后不久,当飞机刚刚爬升到1200英尺(370米)空中时,机组人员接到报告,货舱内停放着的五辆重型军用车从固定位置脱落掉落到飞机尾部,造成飞机重心后移,并失速坠毁,机上7名机组人员全部遇难

  谈到失速,还要从人类的早期航空实践说起。在上世纪20年代之前,人类还处于飞行的蹒跚学步阶段,那时,由于飞机技术的落后和人们对飞行知识的缺失,失速所引发的飞行事故司空见惯的,“失速”这种伴随飞行而来的“死亡梦魇”,成为阻碍飞行事业发展的“技术之谜”。随着大工业的蓬勃兴起,航空制造业由早期的作坊式经营演化成大工业的生产模式,在前苏联、欧洲和美国,航空制造公司纷纷成立,并迅速发展成为具有巨大生产能力的大型航空制造企业。高技术与规模生产,飞行实践的不断拓展深化提供了条件,现实的需求驱使人们对飞行进行深入的研究,而如何破解失速之谜就是一个重要的研究方向。

  通过研究人们发现,导致失速的真正原因并不是升力的不足,而是迎角的增加,由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳,才是发生飞行事故的真正原因。通过研究人们还发现,由于飞机的不同和飞行状态的差异,飞机的失速呈现出不同的机理和形态。弄清楚了飞机失速的原因,就容易找出预防和处置失速的方法,针对机头失速、机翼失速和偏航失速等不同的失速现象,采用推杆、蹬舵等方法可以有效地改出失速从而避免事故的发生。

导致失速的真正原因并不是升力的不足,而是迎角的增加,由迎角超过失速迎角后所引发的飞机失稳

  上世纪40年代德国人发明了喷气发动机并运用于战斗机,人类航空进入了喷气时代,通过驾驶巨大动力的高速喷气战机,人们发现了现代战机与传统活塞式飞机不同的失速特点,从而推动了失速理论的研究,到上世纪50年代,关于失速的理论发展到了成熟阶段。

  人们了解了失速的相关理论,但在操作层面要对失速进行有效的应对,却是比理论研究本身要复杂得多的问题。这涉及到失速的环境、失速的条件、飞机的状态、可供处置的时间窗口等等,由于真实飞行条件的相对复杂性,飞行员要做出相对正确的应对是一件非常困难的事情。

  上世纪70年代,随着先进飞行控制技术的引入,如何在技术上对失速进行防范和自动改出,成为飞机技术研发的一个重点。迎角监控、迎角限制、反尾旋(螺旋)控制技术的出现,使飞行控制技术进入到“无忧虑”操控的先进水平。然而,飞行控制技术的发展,并不能一劳永逸地解决失速问题,飞行毕竟不是飞行器独立的活动,环境的因素、人的因素依然是影响飞行安全的最关键因素,因此,如何适应环境的复杂性,应对突发风险的复杂多变,依然需要人的智慧和能力。

倒飞尾旋中的飞机

一、 失速的原因

  具有现代航空先进技术的大飞机,为什么会被一个小小的失速击倒?怀着这样疑问的人一定不少。要回答这个问题,首先还要从失速产生的原因说起。其实,关于失速的基本原理是再简单不过的了——迎角超过了失速迎角。问题是在实际飞行中迎角扩展的真正原因又是什么呢?

  这就要从导致迎角增加的原因说起,从飞机的操纵原理上讲,飞行员的操纵并不是直接改变飞机的轨迹,而是改变飞机的姿态,只要飞机具有足够的飞行速度,足以产生一定的舵面效应,飞机的姿态就会改变,飞机姿态的改变就会改变迎角,但要记住的是,飞行员的操控并不会使迎角无限制地增加,因为,随着迎角的增加,导致飞机向上做圆周运动的向心力也会增加,这种向心力改变了飞机的轨迹,飞机姿态角增加值和飞机轨迹角增加值的差值,就是迎角的增量,在一定飞行速度范围内,这种迎角增量并不足以使飞机迎角超过失速迎角,因此一般情况下,飞行员通过拉杆操控飞机是相对安全的。那么什么样的情况会导致迎角超过失速迎角呢,其实,通过以上分析,大家对于这个问题已经有了一个基本的答案:关键在于速度,如果飞行速度减小到一定值,或者飞行员的操纵量超过一定值,当轨迹角的增加已经不能跟随姿态角的增加时,就会导致迎角的急剧增加,从而出现迎角超过失速迎角的情况。

2008年B-2在关岛的坠毁也是由于失速导致的。罪魁祸首是受潮的大气数据传感器

  我想只要是从事飞行职业的人,都曾经接受过失速理论的教育,对于上述理论的认识是充分的,但我要说的是,如果对于产生失速机理的认识仅仅停留在上述层面是远远不够的。为此,我想要突出强调关于失速的一个重要概念:导致失速的原因有两种,一种是飞行员主动控制进入的失速,一种是飞机自动进入的失速状态。

  飞机会自动进入失速?回答是肯定的。关于自动失速产生的机理,还要回到飞行的初始年代,由于早期飞机的动力不足,速度减小或者消失是一种常态化的事件,速度的失去直接导致升力的不足,使得飞机难以维持原有飞行状态,从而发生轨迹下行,也就是进入俯冲状态,此时如果飞机的姿态不能跟随飞机的轨迹一起下俯,就会导致迎角的急剧增加从而进入失速状态。这种升力的不足不仅会发生在早期飞机上,在现代飞机上由于某种条件的促成,同样会发生这种失速状态,4月29日的波音客机事故,就是升力不足导致的典型失速事故。

典型失速姿态

二、失速离我们到底有多远?

  对于那些还没有从频繁发生的战斗机失速事故中惊醒的人们,近期发生的波音747失速事故不啻为一剂猛药,我觉得这次事故来的太及时了,对于那些无视失速危险性的飞行员们,该是他们猛醒的时刻了。那些经常在嘴边挂着“怎么玩的,把飞机整失速了”的人,当他们因为无知而堕入失速事故时,已经为时已晚了。与其如此,还不如让我们真正了解失速到底离我们有多远。

  我想要告诉这些人的是:失速离我们很近,有时只差2度迎角,有时只有20公里/小时的速度差。而起飞着陆阶段是我们离失速最近的危险时刻!